JP3333020B2 - 処理方法及び処理装置 - Google Patents

処理方法及び処理装置

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JP3333020B2 JP27246893A JP27246893A JP3333020B2 JP 3333020 B2 JP3333020 B2 JP 3333020B2 JP 27246893 A JP27246893 A JP 27246893A JP 27246893 A JP27246893 A JP 27246893A JP 3333020 B2 JP3333020 B2 JP 3333020B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、処理方法及び処理装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、半導体ウエハ等の被処理物を
処理室内に配置し、所定の処理ガス雰囲気下で処理を施
す処理装置として、例えば、CVD装置、エッチング装
置等が知られている。
【0003】このような処理装置のうち、例えば、CV
D装置では、従来から処理室内に所定のクリーニングガ
スを導入してクリーニングすることが行われている。
【0004】すなわち、CVD装置では、成膜処理を実
行することによって、処理室内壁等に堆積物が付着する
が、この堆積物が剥がれて半導体ウエハ等の被処理物に
付着する場合がある。このため、例えば、NF3 、H
F、ClF3 等のクリーニングガスを用いて、このよう
な堆積物の除去を行っている。このような方法によれ
ば、例えば、処理室等を取り外して洗浄するような場合
に較べて、短時間でクリーニングを行うことができ、か
つ、すぐに次の処理を行うことができるので、装置の稼
働率の向上を図ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法では、例えば、NF3 、HF、ClF3
のクリーニングガスを用いたクリーニングを繰り返して
行うことにより、例えば、処理室内壁や、被処理物を加
熱するためのヒーター等が徐々に損傷を受け、これによ
ってこれらの構成部品の寿命が短くなり、ランニングコ
ストの上昇および装置稼働率の低下を招くという問題が
あった。
【0006】また、例えば、エッチング装置では、エッ
チングガスとして、例えばCl2 +BCl3 等の腐食性
の高い塩素系のガスを使用することが多くなっており、
CVD装置の場合と同様にこのようなエッチングガスに
よって処理室内壁等が損傷を受けるという問題があっ
た。
【0007】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、処理室内壁や、ヒーター等の損傷を抑制
することができ、これらの構成部品の寿命を長期化する
ことによって、ランニングコストの低減および装置稼働
率の向上を図ることのできる処理方法及び処理装置を提
供しようとするものである。
【0008】
【0009】
【課題を解決するための手段】 すなわち 、請求項記載
の本発明の処理方法は、被処理物を載置可能に構成さ
れ、表面に所定の絶縁層を有した載置台と、前記載置台
を有し、前記被処理物に所定の処理を施す処理室と、を
備えた処理装置を用い、所定の処理を施す処理方法であ
って、前記被処理物を前記載置台に載置した状態、かつ
所定の処理ガス雰囲気下で、該被処理物に所定の処理を
施す処理工程と、前記被処理物を前記処理室から搬出し
た後、前記処理室内に所定のクリーニングガスを導入し
て該処理室内をクリーニングするクリーニング工程と、
前記クリーニング工程の後、前記処理室内に、前記載置
台表面の絶縁層と同じ保護膜を形成可能な保護膜形成用
ガスを導入し、保護膜を形成する保護膜形成工程と、を
備えたことを特徴とする。請求項の本発明の処理方法
は、前記クリーニング工程が、一定数の前記被処理物の
処理を実行した後に行われることを特徴とする。請求項
の本発明の処理方法は、前記クリーニング工程が、前
記被処理物の処理を実行した後毎に行われることを特徴
とする。請求項の本発明の処理方法は、前記保護膜形
成工程において、ポリマー系保護膜を形成することを特
徴とする。請求項の本発明の処理方法は、前記保護膜
形成工程において、セラミックス系保護膜を形成するこ
とを特徴とする。請求項の本発明の処理方法は、前記
保護膜形成工程で形成された保護膜が、炭化珪素からな
ることを特徴とする。請求項の本発明の処理方法は、
前記保護膜形成工程で形成された保護膜が、窒化珪素か
らなることを特徴とする。請求項の本発明の処理方法
は、前記保護膜形成工程で形成された保護膜が、窒化ア
ルミニウムからなることを特徴とする。請求項の本発
明の処理方法は、前記保護膜形成工程で形成された保護
膜が、炭化硼素からなることを特徴とする。
【0010】また、本発明の処理装置は、被処理物を
置可能に構成され、表面に所定の絶縁層を有した載置台
と、 前記載置台を有し、前記被処理物に所定の処理を施
す処理室と、 を備えた処理装置であって、 前記被処理物
を前記載置台に載置した状態、かつ所定の処理ガス雰囲
気下で、該被処理物に所定の処理を行い、前記被処理物
を前記処理室から搬出した後、所定のタイミングで前記
処理室内に所定のクリーニングガスを導入して該処理室
内をクリーニングする処理を行い、その後、前記処理室
内に、前記載置台表面の絶縁層と同じ保護膜を形成可能
な保護膜形成用ガスを導入可能に構成された、ガス導入
手段を備えたことを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明の処理方法及び処理装置では、処理室内
に所定の保護膜形成用ガスを導入し、処理室内の構造物
の少なくとも一部、例えば、処理室内壁や、被処理物が
載置されるヒーター等の少なくとも一部に、例えばポリ
マー系あるいはセラミックス系の保護膜を形成する。
【0012】なお、上記保護膜としては、 緻密でコンタミネーションの原因にならない。
【0013】 被成膜材に近い熱膨張率を有し剥離し
にくい。
【0014】 純度が高く汚染源にならない。
【0015】等の条件を兼ね備えた保護膜が好ましく、
セラミックス系の場合、保護膜は、例えば、炭化珪素
(SiC)、窒化珪素(Si3 4 )、窒化アルミニウ
ム(AlN)、窒化硼素(P−BN(熱分解窒化硼
素))等によって形成することが好ましい。
【0016】このように、CVD膜の成膜処理や、エッ
チング処理の合間に、処理室内壁や、ヒーター等に適宜
保護膜を形成することによって、これら構成部品の損傷
を抑制し、その寿命を長期化することができ、ランニン
グコストの低減および装置稼働率の向上を図ることがで
きる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
【0018】図1は、本発明の一実施例におけるCVD
装置の概略構成を示すもので、このCVD装置は、略円
筒状に形成された処理室を備えている。すなわち、この
処理室は、例えば表面にアルマイト処理を施されたアル
ミニウム等からなる部材により構成されており、円筒状
に形成された処理室本体1の上部開口を気密に閉塞する
如く、シャワーヘッド2が配設されている。このシャワ
ーヘッド2は、中空円板状に形成されており、上部に接
続されたガス導入管3から供給されたガスを、中空部分
で拡散させ、下側面に形成された多数のガス噴出孔4か
ら、処理室内に均一に導入するよう構成されている。
【0019】また、処理室の底部は、略円筒状に形成さ
れた支持体5と、この支持体5に支持された底板6とか
ら構成されており、底板6の内部には、冷媒供給配管7
に接続され、冷媒例えば冷却水を循環させるための冷媒
循環経路8が設けられている。また、底板6の上部に、
載置台9が配設されている。
【0020】上記載置台9は、その上面に半導体ウエハ
Wを載置できるように構成されており、この半導体ウエ
ハWの裏面に、例えばHe等の伝熱媒体を供給するため
の伝熱媒体供給配管10を備えている。また、図2及び
図3に示すように、載置台9は、円板状に形成された基
材9aの周囲に第1の絶縁層9bを形成し、この絶縁層
9b上に位置するよう、上面に2つに分けられた半円形
状の静電チャック用導体9c、下面に渦巻き形状のヒー
タ9dを形成し、これらの周囲を第2の絶縁層9eで被
覆して形成されている。また、上記静電チャック用導体
9cは、それぞれ静電チャック用直流電源90、91に
接続され、ヒータ9dは交流電源92に接続されてお
り、図1に示すように、基材9a内には、温度を検出す
るための温度センサ93が設けられている。なお、基材
9aは、例えばC(炭素)やBN(窒化硼素)等から構
成され、第1の絶縁層9b及び第2の絶縁層9eは、例
えばP−BN(熱分解窒化硼素)、SiC(炭化珪
素)、窒化珪素(Si3 4 )等から構成されている。
【0021】一方、図1に示すように、処理室本体1の
底部近傍には、真空排気ポンプ11に接続された排気配
管12が接続されており、載置台9の上面近傍には、半
導体ウエハWの下側周縁部を支持して半導体ウエハWを
昇降させるための複数の円弧状のウエハ支持部材13が
設けられている。このウエハ支持部材13は、複数のシ
ャフト14を介して、処理室外部に配設されたエアシリ
ンダ等の昇降装置に接続されており、上下動可能に構成
されている。なお、処理室のシャフト14貫通部には、
これらの間を気密に閉塞するための機構として、蛇腹機
構15が配設されている。
【0022】処理室本体1の側方には、ゲートバルブ1
6を介して、ロードロック室17が接続されており、こ
のロードロック室17内には、半導体ウエハWを搬入、
搬出するための搬送機構18が配設されている。また、
ロードロック室17の底部には、図示しない真空排気ポ
ンプに接続された排気配管19が接続されており、ロー
ドロック室17内を所定の真空度に設定可能な如く構成
されている。なお、このロードロック室17には、外部
から半導体ウエハWを搬入、搬出するための気密閉塞可
能な開口(図示せず)が設けられている。
【0023】本実施例においては、上記したガス導入管
3は、分岐して処理ガス供給源20、クリーニングガス
供給源21、保護膜形成用ガス供給源22にそれぞれ接
続されており、バルブ23、24、25、26を開閉す
ることによって、これらのガス供給源からのガスを選択
するように構成されている。なお、各ガス供給源は、圧
力制御機構、流量制御機構等を備えており、各ガスを所
望圧力、所望流量で供給できるよう構成されている。こ
のような圧力制御機構、流量制御機構の制御、および、
バルブ23、24、25、26の開閉等は、図示しない
マイクロコンピュータにより、予め設定されたプログラ
ムに従って実行される。
【0024】上記構成のこの実施例の装置では、図4の
フローチャートにも示すように、以下のようにして半導
体ウエハWに成膜処理を行う。
【0025】すなわち、まず、ロードロック室17を介
して、搬送機構18により半導体ウエハWを所定の真空
度に設定された処理室内に搬入し、この半導体ウエハW
をウエハ支持部材13上に一旦載置した後、このウエハ
支持部材13を下降させて、予め所定温度に設定された
載置台9上に半導体ウエハWを受け渡し、静電チャック
を作動させてこの半導体ウエハWを載置台9上に吸着保
持する(100)。
【0026】そして、搬送機構18をロードロック室1
7内に退避させ、ゲートバルブ16を閉じた後、真空排
気ポンプ11による排気を継続しながら、バルブ23、
24を開き、処理ガス供給源20からの所定の処理ガ
ス、例えばSiH4 +H2 を、シャワーヘッド2のガス
噴出孔4から均一に半導体ウエハWに供給し、成膜処理
を行う(101)。
【0027】上記成膜処理を所定時間行った後、バルブ
23、24を閉じて処理ガスの供給を停止し、この後、
搬送機構18により、処理室内の半導体ウエハWを搬出
する(102)。
【0028】このような処理を繰り返して実行し、全て
の半導体ウエハWの成膜処理が終了すると(103)、
最後の半導体ウエハWの搬出が行われ、ゲートバルブ1
6が閉じられた後、バルブ23、25を開け、クリーニ
ングガス供給源21から所定のクリーニングガス、例え
ば、NF3 、HF、ClF3 等を処理室内に供給し、所
定時間処理室内のクリーニング処理を行う(104)。
【0029】なお、本実施例の場合、前述したように、
載置台9の表面が、第2の絶縁層9eとして、P−BN
(熱分解窒化硼素)等で被覆されているが、この第2の
絶縁層9eが、上記クリーニング処理によって特にダメ
ージを受ける。
【0030】上記クリーニング処理の後、バルブ25を
閉じ、バルブ26を開けて、保護膜形成用ガス供給源2
2から処理室内に保護膜形成用ガスを供給し、処理室内
の構造物に保護膜形成処理を行う(105)。
【0031】本実施例の場合、上記したように、載置台
9表面の第2の絶縁層9eが特にダメージを受けるの
で、この第2の絶縁層9eと同じ保護膜を形成すること
が好ましい。
【0032】なお、保護膜として、炭化珪素(SiC)
膜を形成する場合、温度は例えば800 ℃程度であり、保
護膜形成用ガスは例えば、 SiH4 +CH4 +H2 SiCl4 +CH4 +H2 SiO2 +CH4 +H2 である。また、窒化珪素(Si3 4 )膜を形成する場
合は、温度は例えば300℃程度であり、保護膜形成用ガ
スは例えば、 SiH2 Cl2 +N2 SiH2 Cl2 +NH3 である。また、窒化アルミニウム(AlN)膜を形成す
る場合は、温度は例えば500 ℃程度であり、保護膜形成
用ガスは例えば、 NH3 +AlCl3 である。また、窒化硼素(P−BN)膜を形成する場合
は、温度は例えば800 ℃程度であり、保護膜形成用ガス
は例えば、 BX3+NH32 6 +NH33 3 3 Cl3 である。
【0033】このようにして、処理室内のクリーニング
を行った後、処理室内の構造物に保護膜を形成し、処理
を終了する。
【0034】このように、本実施例では、半導体ウエハ
Wの成膜処理と、処理室内のクリーニング処理と、処理
室内の保護膜形成処理とを順次実行するので、常に処理
室内がクリーニングされた状態で成膜処理を実行でき、
半導体ウエハへの塵埃の付着を抑制して歩留まりの向上
を図ることができるとともに、処理室内壁やヒーター等
の損傷を抑制することができ、これらの構成部品の寿命
を長期化することによって、ランニングコストの低減お
よび装置稼働率の向上を図ることができる。
【0035】なお、上記実施例では、一定枚数の半導体
ウエハWの処理を実行した後、処理室内のクリーニング
処理及び処理室内の保護膜形成処理を行うようにした
が、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、
例えば、1枚の半導体ウエハWの成膜処理を行う毎に処
理室内のクリーニング処理及び処理室内の保護膜形成処
理を行うようにしてもよい。
【0036】また、例えば、エッチング装置の処理室内
に保護膜を形成するような場合は、CVD装置に較べて
処理室内の温度が高くならないため、例えば、ポリマー
系の保護膜を形成することもできる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の処理方法
及び処理装置によれば、従来に較べて処理室内壁や、ヒ
ーター等の損傷を抑制することができ、これらの構成部
品の寿命を長期化することによって、ランニングコスト
の低減および装置稼働率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のCVD装置の構成を示す
図。
【図2】図1のCVD装置の要部構成を示す図。
【図3】図1のCVD装置の要部構成を示す図。
【図4】図1のCVD装置の動作を説明するための図。
【符号の説明】
1 処理室本体 2 シャワーヘッド 3 ガス導入管 4 ガス噴出孔 9 載置台 11 真空排気ポンプ 12 排気配管 20 処理ガス供給源 21 クリーニングガス供給源 22 保護膜形成用ガス供給源 23、24、25、26 バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−259083(JP,A) 特開 平6−20975(JP,A) 特開 昭63−215037(JP,A) 特開 昭57−79620(JP,A) 特開 平5−251365(JP,A) 特開 平2−70066(JP,A) 特開 昭59−119731(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 H01L 21/31

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理物を載置可能に構成され、表面に
    所定の絶縁層を有した載置台と、 前記載置台を有し、前記被処理物に所定の処理を施す処
    理室と、 を備えた処理装置を用い、所定の処理を施す処理方法で
    あって、 前記被処理物を前記載置台に載置した状態、かつ所定の
    処理ガス雰囲気下で、該被処理物に所定の処理を施す処
    理工程と、 前記被処理物を前記処理室から搬出した後、前記処理室
    内に所定のクリーニングガスを導入して該処理室内をク
    リーニングするクリーニング工程と、 前記クリーニング工程の後、前記処理室内に、前記載置
    台表面の絶縁層と同じ保護膜を形成可能な保護膜形成用
    ガスを導入し、保護膜を形成する保護膜形成工程と、 を備えたことを特徴とする処理方法。
  2. 【請求項2】 前記クリーニング工程は、一定数の前記
    被処理物の処理を実行した後に行われることを特徴とす
    る請求項記載の処理方法。
  3. 【請求項3】 前記クリーニング工程は、前記被処理物
    の処理を実行した後毎に行われることを特徴とする請求
    記載の処理方法。
  4. 【請求項4】 前記保護膜形成工程において、ポリマー
    系保護膜を形成することを特徴とする請求項1記載の処
    理方法。
  5. 【請求項5】 前記保護膜形成工程において、セラミッ
    クス系保護膜を形成することを特徴とする請求項1記
    の処理方法。
  6. 【請求項6】 前記保護膜形成工程で形成された保護膜
    が、炭化珪素からなることを特徴とする請求項1記載の
    処理方法。
  7. 【請求項7】 前記保護膜形成工程で形成された保護膜
    が、窒化珪素からなることを特徴とする請求項1記載の
    処理方法。
  8. 【請求項8】 前記保護膜形成工程で形成された保護膜
    が、窒化アルミニウムからなることを特徴とする請求項
    1記載の処理方法。
  9. 【請求項9】 前記保護膜形成工程で形成された保護膜
    が、炭化硼素からなることを特徴とする請求項1記載の
    処理方法。
  10. 【請求項10】 被処理物を載置可能に構成され、表面
    に所定の絶縁層を有した載置台と、 前記載置台を有し、前記被処理物に所定の処理を施す処
    理室と、 を備えた処理装置であって、 前記被処理物を前記載置台に載置した状態、かつ所定の
    処理ガス雰囲気下で、該被処理物に所定の処理を行い、
    前記被処理物を前記処理室から搬出した後、所定のタイ
    ミングで前記処理室内に所定のクリーニングガスを導入
    して該処理室内をクリーニングする処理を行い、その
    後、前記処理室内に、前記載置台表面の絶縁層と同じ保
    護膜を形成可能な保護膜形成用ガスを導入可能に構成さ
    れた、ガス導入手段を備えたことを特徴とする処理装
    置。
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